217

Хімічна кінетика і каталіз хі. Хімічна кінетика хі. І. Основні поняття хімічної кінетики

Стан хімічних систем може змінюватися. Такі зміни називаються процесами. Поняття процесу є одним з найбільш фундаментальних понять для фізичної хімії. Слід підкреслити, що будова і властивості хімічних систем проявляються якраз у змінах стану систем. З хімічної точки зору особливий інтерес становлять такі процеси, в яких відбувається глибока перебудова електронних станів, що супроводжується перегрупуванням ядер, так що з одних стійких одно - або багатоатомних частинок утворюються інші. В багатокомпонентній макроскопічній системі ці процеси приводять до хімічного перетворення, внаслідок якого деякі хімічні сполуки  вихідні речовини, або реагенти, перетворюються в інші хімічні сполуки  продукти. Хімічну природу мають також і багато інших явищ, що відбуваються в хімічній системі, такі, як випаровування, розчинення ковалентних і іонних кристалів та ін., оскільки вони теж супроводжуються суттєвою перебудовою електронних оболонок.

Принципову можливість тієї чи іншої реакції передбачає хімічна термодинаміка (G0). Проте далеко не всі термодинамічно можливі реакції відбуваються в дійсності.

Розділ фізичної хімії, що присвячений вивченню закономірностей протікання хімічних процесів у часі, називається хімічною кінетикою. Вивчення її дозволяє збагатити науку багатьма важливими деталями про механізм хімічних процесів, визначити можливість тієї чи іншої реакції в лабораторних і виробничих умовах, розв’язувати питання продуктивності заводської апаратури і відповідно про кількість продукції, що випускається. Хімічна кінетика встановлює закони, що визначають швидкість хімічних процесів, і з’ясовує роль різних факторів, що впливають на швидкість і механізм реакцій.

Вивчення особливостей процесів гетерогенного каталізу, горіння, вибуху тощо базується, в першу чергу, на досягненнях хімічної кінетики. Тому кінетичний підхід є невід’ємною методологічною основою сучасної хімії. Виходячи з вищесказаного, можна визначити, що предметом хімічної кінетики є:

1) описання швидкісних закономірностей хімічних процесів;

2) розшифрування їх механізму, включаючи в себе як елементарні стадії, так і макроскопічні фактори, що пов’язані з явищами перенесення речовини;

3) обчислення швидкостей протікання хімічних процесів, розрахунок реакторів і забезпечення вихідними даними промислового проектування технологічних процесів і апаратів для них.

Методом хімічної кінетики є вивчення швидкісних закономірностей протікання хімічних процесів. Сукупність елементарних стадій, з яких складається хімічна реакція, називається її механізмом.

Закономірності кінетики хімічних процесів суттєво залежать від фазового складу системи. Тому розрізняють:

1)хімічні процеси, що протікають в однорідному середовищі  гомогенні процеси. Тут сферою реакції є весь об’єм системи;

2)хімічні процеси, що протікають у багатофазових системах. Вони називаються гетерогенними. В цих випадках сферою реакції є поверхня розрізу фаз.

У відповідності з цим хімічну кінетику ділять на три частини:

1)кінетика гомогенних реакцій;

2)кінетика гетерогенних реакцій, що, зазвичай, протікають на поверхні розділу фаз;

3)кінетика твердофазних (топохімічних) реакцій.